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晶体取向对镍基单晶DD6合金蠕变性能的影响

2021-10-08贺鹏飞张诚江

同济大学学报(自然科学版) 2021年9期

贺鹏飞,吴 宸,张诚江

(同济大学航空航天与力学学院,上海200092)

提高涡轮进口温度是提升发动机功率和效率的根本技术途径,为了满足高温下的服役需求,国内外所有的先进航空发动机涡轮叶片都采用镍基单晶高温合金制造。其中,镍基单晶合金DD6由于具有良好的抗氧化,抗热腐蚀性能,以及优异的蠕变和疲劳性能,因此被用于装备国产第四代主力战机的WS-1X发动机以及装备国产大飞机C919的CJ1000AX发动机的涡轮叶片制造[1-3]。

单晶涡轮叶片在高温、高转速(高离心力)的环境下长时服役,叶片将发生蠕变变形甚至断裂破坏,危及发动机的安全。由于单晶材料的晶胞模量的各向异性,单晶合金在蠕变过程中表现出明显的各向异性与取向敏感性,对此,国内外学者已经开展了大量的研究。Han等人[4]通过对两种温度下不同取向的镍基高温合金开展蠕变试验,发现在760oC温度下[001]取向寿命最长,而[011]取向寿命最短;在1040oC下寿命最短的仍为[011]取向,而[111]取向试样的寿命最长。同样的,Chatterjee和Yu等人[5-9]分别通过蠕变试验和微观组织观测的方法,研究了镍基单晶合金蠕变寿命和取向的相关性,同样发现不同取向的单晶合金的蠕变持久性能存在差异性。很多学者将蠕变的取向敏感性归结于滑移系的开动,Li[10]对第三代镍基单晶开展了850oC条件下3种取向的蠕变试验,认为3种取向下表现出蠕变各向异性主要与所激活的滑移系有关,[111]取向开动的是<110>{111}滑移系,而[001]取向首先开动的则是<112>{111}滑移系。……

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